專利名稱：肥料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備肥料組合物的方法以及由所述方法制得的肥料組合物，所述方法使用腐殖酸含量高的化石材料，特別是風(fēng)化褐煤礦石。
風(fēng)化褐煤為褐煤的一種氧化形式，用作有機材料(特別是腐殖酸和灰黃霉酸)來源已有一段時間了，風(fēng)化褐煤用作處理土壤的添加劑，用于調(diào)節(jié)植物的生長。
US 4 698 090描述了一種制備用于調(diào)節(jié)植物生長的液體組合物的方法，其中于77-107℃、含水介質(zhì)中，將風(fēng)化褐煤礦石與有機螯合劑反應(yīng)。所用的螯合劑為羥基酸(例如特別是葡糖酸、葡庚糖酸、酒石酸、丙醇二酸、半乳糖二酸、葡糖二酸、戊二酸和谷氨酸)的銨鹽或金屬鹽或谷氨酰胺以及合成的有機螯合劑(例如EDTA)。
該反應(yīng)完成后，所述方法任選通過加入氫氧化鈉或氫氧化鉀調(diào)節(jié)pH值，將液相分離用作肥料。
US 4 786 307描述了一種制備微量營養(yǎng)元素液體組合物的方法，其中在pH值大于2.5下，在羥基酸存在下，將風(fēng)化褐煤礦石在水中的萃取物與由羥基酸鹽組成的螯合劑的反應(yīng)產(chǎn)物與微量營養(yǎng)元素金屬的陽離子金屬鹽混合，隨后向該反應(yīng)混合物中加入無水氨，以將pH值調(diào)節(jié)為7.5-9。
本發(fā)明涉及一種制備肥料的改進(jìn)的方法，所述肥料為液體形式或固體形式，具有改進(jìn)的性能且應(yīng)用范圍寬廣。
特別是，本發(fā)明涉及一種制備肥料組合物的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟，將化石材料與葡糖酸在水中反應(yīng)，隨后向所述混合物中加入堿性試劑，直到pH值為堿性來萃取腐殖酸類物質(zhì)，所述化石材料的腐殖化程度高且選自風(fēng)化褐煤、褐煤、鐵石棉和泥煤，所述堿性試劑優(yōu)選為氫氧化鉀或氫氧化銨，所述pH值優(yōu)選大于9。
本發(fā)明還涉及一種肥料組合物，所述組合物可由上述的方法制得；所述肥料組合物包含葡糖酸與包含在所述化石材料中的腐殖酸和/或灰黃霉酸的反應(yīng)產(chǎn)物，并用氫氧化銨或氫氧化鉀萃取，在下文中這種組合物稱為葡糖腐殖酸鹽(glucohumate)絡(luò)合物。
優(yōu)選的腐殖化程度高的化石材料為風(fēng)化褐煤，優(yōu)選腐殖酸的含量大于80％重量。以下提到使用風(fēng)化褐煤作為優(yōu)選的材料，應(yīng)領(lǐng)會的是還可使用上述的其他的化石材料。
在本發(fā)明方法的第一步中，將精細(xì)研磨的風(fēng)化褐煤(例如篩分尺寸為50-300μm)在水中混合，水優(yōu)選低鈉和低硫含量的軟化水或泉水；風(fēng)化褐煤的用量通常占水重量的20-35％，在任何情況下該量要足以制得混合物或在攪拌下可保持的懸浮液。
隨后將工業(yè)級的葡糖酸(通常為50％的葡糖酸水溶液)加至風(fēng)化褐煤與水的混合物中，同時將該混合物輕微攪拌。
在葡糖酸存在下，在水中進(jìn)行的第一步反應(yīng)步驟優(yōu)選在保持所述懸浮液的溫度低于60℃，更優(yōu)選為15-30℃下進(jìn)行。葡糖酸的加入量(以50％重量的葡糖酸溶液計)通常占所用的風(fēng)化褐煤或其他的化石材料重量的3-10％，使得由于葡糖酸的加入進(jìn)一步酸化的懸浮液的pH值通常為2-3，優(yōu)選小于2.5。
通常將采用該方法制得的混合物攪拌2-4小時，隨后在溫度優(yōu)選為17-30℃下任選靜置約6-12小時。
隨后，向該混合物中加入堿性萃取劑，所述堿性萃取劑優(yōu)選為氫氧化鉀或氫氧化銨，用量通常使得pH值大于9，優(yōu)選大于11。通常氫氧化鉀的用量(以48-50％重量的氫氧化鉀計)占所述風(fēng)化褐煤重量的6-15％。
隨后將該物料攪拌6-12小時，隨后任選靜置最高達(dá)24小時。
在第一個實施方案中，為了制得用作肥料的粒狀產(chǎn)品，將采用該方法制得的產(chǎn)物干燥和造粒。
或者，進(jìn)行過濾以分離液相，該液相可原樣通過灌溉用于定域施肥。
在一個優(yōu)選的實施方案中，可加入尿素以進(jìn)一步改進(jìn)所制得的肥料組合物的性能，制得在下文中稱為尿素葡糖腐殖酸鹽(ureaglucohumate)的產(chǎn)品。
在一個實施方案中，可在與氫氧化鉀或氫氧化銨反應(yīng)以保證腐殖酸類物質(zhì)(腐殖酸、灰黃霉酸和腐殖酸類物質(zhì)(humic matter))的萃取完成后加入尿素。
在這種情況下，向混合物料中加入占所用風(fēng)化褐煤重量的10-60％的尿素，為了使脲氮(ureic nitrogen)與有機物料之間產(chǎn)生鍵合，將該物料攪拌3-6小時。隨后，將產(chǎn)物輸送至干燥和造粒車間。或者，采用該方法制得的物料可進(jìn)一步用水稀釋，水的用量要足以能制得可過濾的懸浮液，直到得到液體形式的制劑，該制劑可用于施用于葉片和通過灌溉用于定域施肥。
或者，尿素可加至通過過濾與氫氧化鉀或氫氧化銨的反應(yīng)產(chǎn)物所得到的液相中。
在這種情況下，尿素的用量通常占所述液相重量的20-60％，優(yōu)選50-60％。
本發(fā)明的組合物還可包含其他常量營養(yǎng)元素和微量營養(yǎng)元素，優(yōu)選在加料和完成與氫氧化銨或氫氧化鉀的反應(yīng)后，向所述混合物中加入其他的常量營養(yǎng)元素和微量營養(yǎng)元素。具體地講，所述常量營養(yǎng)元素可包括-磷酸鹽(多磷酸鹽)；-鉀鹽(特別是碳酸鹽)；-鈣鹽(特別是碳酸鹽、磷酸鹽)；-鎂鹽(特別是碳酸鹽)。
所述微量營養(yǎng)元素可包括-鋅化合物，例如氧化鋅或有機鋅鹽；
-鐵鹽；-錳鹽、銅鹽、硼化合物、鉬和鈷化合物。
常量元素和微量元素的用量通常小于所述肥料組合物重量的15％。
此外，所述組合物可優(yōu)選包含植物萃取物，例如特別是蓖麻籽和羽扇豆種子的萃取物，所述植物萃取物的用量通常不超過所述組合物重量的20％，優(yōu)選含量為15-20％重量。
本發(fā)明的另一個特征涉及顆粒狀吸收劑材料，所述吸收劑材料優(yōu)選包含上述的微量營養(yǎng)元素和常量營養(yǎng)元素和/或上述的蓖麻和羽扇豆萃取物，通過向所述顆粒加入高吸水性聚合物將本發(fā)明的組合物轉(zhuǎn)化為高保水的組合物，所述高吸水性聚合物的用量通常占所述組合物重量的10-50％，優(yōu)選10-25％。
合適的高吸水性材料特別是包括淀粉水解產(chǎn)物和聚丙烯腈。
通過以下的實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的方法和組合物。
實施例1-葡糖腐殖酸鹽絡(luò)合物在該實施例和以下的各實施例中，使用美國(North Dakota或NewMexico)的風(fēng)化褐煤，該風(fēng)化褐煤具有以下的平均分析值，用重量百分比表示
優(yōu)選使用peg型研磨機，以8000-12000rpm的速度精細(xì)研磨該風(fēng)化褐煤，將該精細(xì)研磨的風(fēng)化褐煤加至旋轉(zhuǎn)混合機(混凝土攪拌器型)中，隨后加入水，直到產(chǎn)生輕微的“泥漿狀”混合物；加入占該風(fēng)化褐煤重量的5-8％的葡糖酸(濃度50％)，緩慢混合約2小時；于17-30℃下將全部物料靜置約6-12小時；隨后，加入占該混合物所用的風(fēng)化褐煤重量的6-15％的濃度為48-50％的液體氫氧化鉀，隨后(根據(jù)溫度)緩慢攪拌約6-12小時。
為了制得粒狀天然有機肥料，將采用該方法制得的產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)干燥和造粒車間。
或者，為了制得通過灌溉特別用于定域施肥的液體肥料組合物，未將制得的混合物轉(zhuǎn)移至干燥和造粒車間，而是在用水適當(dāng)?shù)叵♂尯?，在合適的離心機中過濾該相同的混合物。
實施例2采用實施例1的方法，使用濃度為28Bé的氫氧化銨代替氫氧化鉀。
根據(jù)上述方法制得的特別是固體、粒狀葡糖腐殖酸鹽絡(luò)合物為程序釋放(programmed-release)肥料，用于提高農(nóng)業(yè)土壤的肥沃程度，此外，用于凈化已被化學(xué)品和/或毒性金屬離子污染的土壤。
具體地講，使用該肥料具有技術(shù)上的、農(nóng)藝的和環(huán)境的優(yōu)點，可總結(jié)如下1.對已被化學(xué)品(氯衍生物、溴衍生物等)、毒素、毒性金屬離子污染的土壤的凈化活性高，可改進(jìn)土壤的物理特性、化學(xué)特性和生物特性；2.顯著提高貧化的或不能輪種的土壤、砂土或高傳導(dǎo)性(conductivity)的鹽漬土壤的肥沃程度；3.釋放存在于土壤中的所有的肥料元素，增加土壤的陽離子交換能力；4.向土壤中引入腐殖化程度高的有機物，該有機物易被植物吸收；
5.提高土壤的所有的生物化學(xué)活性；6.提高植物的葉綠素的光合作用；7.提高植物的耐應(yīng)力性，該應(yīng)力因不利的土壤氣候因素所導(dǎo)致；8.提高種子的萌芽；9.顯著地降低(最高達(dá)70％)土壤中使用的礦物質(zhì)和化學(xué)肥料的用量；10.在常規(guī)的用于植物的營養(yǎng)技術(shù)中，完全不用向土壤中引入硝酸鹽；11.顯著地提高農(nóng)作物的質(zhì)量并增加產(chǎn)量；12.增加水果和蔬菜中的糖、維生素、無機鹽和類胡蘿卜素的含量；13.縮短植物的生長周期，從而縮短水果和植物的銷售周期；14.提高植物對霉菌型和殺菌型寄生蟲侵襲的自身防御阻擋；15.使土壤的耕作始終肥沃且多產(chǎn)；16.由于完全礦物化，完全不存在供給的有機物的發(fā)酵過程；17.由于制劑中存在葡糖酸，抗菌作用水平高；18.完全消除由于無機鹽的浸出導(dǎo)致的地下水的污染；19.最大程度地保證水果和植物的生長，不受有毒元素和/或污染化學(xué)品的影響。
因此，根據(jù)待得到的上述的特征和優(yōu)點使用該組合物。
實施例3-尿素葡糖腐殖酸鹽將75升優(yōu)選軟化的水和20kg精細(xì)研磨的風(fēng)化褐煤加入溶解裝置中，隨后緩慢攪拌下加入100cm3的硅氧烷消泡劑和4kg 50％重量的葡糖酸，(根據(jù)工作溫度)將整個混合物攪拌約3-4小時。
一旦超過攪拌時間，向該物料中加入6kg薄片形式的氫氧化鉀，將整個物料快速攪拌6小時。將該物料靜置24小時，隨后通過離心過濾將液相(膠體懸浮液)與固相分離。將部分液相(40kg)轉(zhuǎn)移至配有攪拌器的第二個溶解裝置中，以60kg液體脲氮(ureic nitrogen)的量向其中加入脲氮，該脲氮的滴度(titre)為30％。隨后將采用該方法制得的產(chǎn)品放置在不透明的聚乙烯容器中待用。
制得的產(chǎn)品具有以下的最終的平均組成
上述方法的另一種可選的方法為向第一個溶解裝置中的混合物料直接加入相同量的脲氮并緩慢攪拌3-6小時。
為了獲得粒狀肥料，隨后將該產(chǎn)物輸送至干燥和造粒車間。
具體地講，使用上述的肥料組合物(尿素葡糖腐殖酸鹽)能克服由于使用為最常用的含氮肥料的尿素所引起的缺點。
使用尿素最大的缺點在于該肥料在土壤中的持久性差，根據(jù)土壤的類型以及地面環(huán)境溫度，持久性平均為15-20天的水平。尿素肥料的另一個不利特征為在例如高pH值、高溫和高傳導(dǎo)性的條件下，尿素肥料的高毒性可在植被中出現(xiàn)。
具體地講，使用尿素葡糖腐殖酸鹽有以下的技術(shù)上的和農(nóng)藝的優(yōu)點a.顯著地提高土壤中脲氮的持久性，根據(jù)存在于制劑中的脲氮與葡糖腐殖物的比率，持久性可最高達(dá)4個月；b.完全消除尿素的植物毒性的風(fēng)險；c.緩慢、持續(xù)且保護(hù)性地釋放脲氮，不存在浸出的問題；d.使用該制劑后，顯著降低了土壤中氨的釋放；e.由于完全不存在因浸出和/或不利的土壤因素導(dǎo)致的流失，對于農(nóng)作物中的氮，可減少施肥成分(最高達(dá)50％)；f.與技術(shù)條件、農(nóng)藝條件或熱環(huán)境條件無關(guān)，該制劑可用于所有形式的耕作，既廣泛又深入地用于空曠的田地和保護(hù)耕作；g.可以對植物進(jìn)行定域產(chǎn)物管理(成行耕作)；h.用于草坪、專門的花的培養(yǎng)、苗圃培養(yǎng)、盆栽植物；i.向植物中引入高腐殖化的礦物化的有機物；l.改進(jìn)土壤的物理、化學(xué)和生物特性。
實施例3的液體尿素葡糖腐殖酸鹽已用于以下用途-以10-15kg/1000m2的表面積、每8-10天對溫室和田地進(jìn)行灌溉施肥；和-以5-6kg/1000升水的量、每10-12天噴葉。
與未處理的農(nóng)作物相比，在對種葫蘆科植物、芹菜、生菜葉、蘿卜和西紅柿的蔬菜地進(jìn)行的初級試驗表明產(chǎn)量增加10-20％、質(zhì)量改進(jìn)10-25％、耐真菌侵襲提高20-25％。
實施例4-保水率高的葡糖腐殖酸鹽采用實施例3的方法，在加入氫氧化鉀且混合物已緩慢攪拌12小時后，向該“泥漿狀”物料中加入其他營養(yǎng)元素(常量元素和微量元素)，其他的營養(yǎng)元素的用量不超過被處理物料的15％；隨后向整個物料中加入15-20％的蓖麻籽和羽扇豆種子的萃取物。
隨后，將該產(chǎn)物輸送至干燥和造粒車間。在造粒車間的出口，在不存在空氣的情況下，將采用該方法制得的顆粒轉(zhuǎn)移至混合機中，向該混合機中加入占正處理的物料的15-25％的高吸水性物質(zhì)(水解淀粉的衍生物)。
將該高吸水性物質(zhì)固定于肥料顆粒的表面，隨后真空包裝以防止吸收周圍的濕氣。
應(yīng)領(lǐng)會的是，在該實施例中所述其他營養(yǎng)元素以及蓖麻和羽扇豆的萃取物是任選的。
采用該方法制得的粒狀組合物特別用作肥料，特別用于貧瘠地帶的耕作。該組合物的顯著的特征在于i.保水率高，水得自灌溉或周圍的濕氣，通常被根部體系吸收；ii.由于粒狀肥料物質(zhì)吸收存在的水，體積溶脹最高達(dá)其自身重量的150倍，因此顯著降低了從土壤中浸出的現(xiàn)象；iii.植物的營養(yǎng)均衡，可連續(xù)地吸收包含在該制劑中的無機鹽，通常以穩(wěn)定的凝膠狀的溶液被植物利用；iv.明顯的土壤調(diào)節(jié)作用，由于土壤顆粒的超級換氣性，改進(jìn)了土壤的物理狀態(tài)，增加了顆粒的質(zhì)量；v.引入植物的新陳代謝作用必需的所有的營養(yǎng)元素；vi.消除移植幼小植物時的震擾；vii.顯著地減少灌溉的頻率；viii.可改善植物的根部體系發(fā)育；ix.除了引入具有高含量有機氮的蛋白質(zhì)物質(zhì)外，引入包含在蓖麻籽和羽扇豆種子中的植物來源的活性組分，對陸地昆蟲和地下線蟲還有強的抗御作用；x.顯著減少向土壤中引入營養(yǎng)元素(N、P、K和低濃度元素)；由于包含在該顆粒中的營養(yǎng)元素保護(hù)在存在濕氣下產(chǎn)生的凝膠狀物料之中，因此不浸出；xi.由于單獨的周圍濕氣(在夜間產(chǎn)生自這些土地)使得可系統(tǒng)地耕作各作物，因此可以在貧瘠的土地和沙漠區(qū)域或具有高傳導(dǎo)性的土壤上耕作。
該肥料組合物顆粒通常的粒徑為0.5mm-1cm，由于其中存在高吸水性凝膠狀物質(zhì)，可吸收至自身重量的150-200倍。
權(quán)利要求
1.一種制備肥料組合物的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟a)在葡糖酸存在下，將腐殖化的化石材料在水中反應(yīng)，所述化石材料選自風(fēng)化褐煤、褐煤、鐵石棉和泥煤；和b)隨后向所述混合物中加入堿性試劑，所述堿性試劑的用量使得將pH值調(diào)節(jié)至堿性。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于以50％重量的葡糖酸計的葡糖酸的用量占所述化石材料重量的3-10％。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于所述堿性試劑為氫氧化鉀或氫氧化銨。
4.權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其特征在于所述堿性試劑為氫氧化鉀，加入量占所述化石材料重量的6-15％，所述用量以48-50％重量的氫氧化鉀計。
5.權(quán)利要求1-4中任一項的方法，其特征在于所述葡糖酸的加入量使得將pH值調(diào)節(jié)為小于3，優(yōu)選小于2.5。
6.權(quán)利要求1-5中任一項的方法，其中步驟a)在不超過30℃的溫度下進(jìn)行。
7.權(quán)利要求1-6中任一項的方法，其中步驟a)在攪拌下持續(xù)2-4小時，隨后任選靜置6-12小時。
8.權(quán)利要求1-7中任一項的方法，其中步驟b)在攪拌下持續(xù)6-12小時，隨后任選靜置最高達(dá)24小時。
9.權(quán)利要求1-8中任一項的方法，其特征在于所述方法包括向步驟b)的產(chǎn)物中加入常量營養(yǎng)元素和微量營養(yǎng)元素。
10.權(quán)利要求9的方法，其特征在于所述方法包括加入占所述化石材料重量的10-60％的尿素。
11.權(quán)利要求9或10的方法，其特征在于所述方法包括加入植物萃取物，特別是蓖麻籽和羽扇豆種子的萃取物。
12.上述權(quán)利要求1-11中任一項的方法，其中為了制備顆粒形式的組合物，將得自步驟b)的產(chǎn)物干燥和造粒。
13.權(quán)利要求12的方法，其特征在于為了制備高保水的粒狀組合物，將所述粒狀組合物與高吸水性聚合物物質(zhì)混合，所述高吸水性聚合物物質(zhì)特別是水解淀粉的衍生物。
14.權(quán)利要求1-9中任一項的方法，其特征在于將得自步驟b)的產(chǎn)物過濾，以分離液相用作液體肥料。
15.權(quán)利要求14的方法，其特征在于向經(jīng)過濾得到的液相中補加尿素，所述尿素的量占所述液相重量的20-60％。
16.上述權(quán)利要求1-15中任一項的方法，其特征在于所述化石材料為風(fēng)化褐煤礦石。
17.液體形式的肥料組合物，所述組合物可采用權(quán)利要求1-11和14-16中任一項的方法制得。
18.粒狀肥料組合物，所述組合物可采用權(quán)利要求1-13中任一項的方法制得。
19.權(quán)利要求18的粒狀組合物的用途，所述用途為用作肥料，特別是用于促進(jìn)植物的生長。
20.權(quán)利要求18的粒狀組合物的用途，所述用途為用于提高農(nóng)業(yè)土壤的肥沃程度或用于凈化被化學(xué)品和/或毒性金屬離子污染的土壤。
21.權(quán)利要求17的液體組合物的用途，所述用途為用于通過定域灌溉和/或噴葉施肥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備肥料組合物的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟a)在葡糖酸存在下，將腐殖化的化石材料在水中反應(yīng)，所述化石材料選自風(fēng)化褐煤、褐煤、鐵石棉和泥煤；和b)隨后向所述混合物中加入堿性試劑，所述堿性試劑的用量使得將pH值調(diào)節(jié)至堿性。
文檔編號C05G5/00GK1835899SQ200480023170
公開日2006年9月20日 申請日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者D·特倫茲奧 申請人:化學(xué)肥料公司